DE1261178B - Frequenzmodulationsschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03c

Deutsche Kl.: 21 a4 -14/01

Nummer: 1261178

Aktenzeichen: A 43744IX d/21 a4

Anmeldetag: 1. August 1963

Auslegetag: 15. Februar 1968

Die Erfindung betrifft Frequenzmodulatoren und insbesondere solche mit einem minimalen Durchlaß des Modulationssignals.

Für den vorliegenden Fall kann ein Frequenzmodulator als eine Oszillationsgeneratorschaltung angesehen werden, die auf ein Eingangssignal mit veränderlicher Amplitude durch entsprechende Änderung ihrer Schwingungsfrequenz anspricht. Ein astabiler oder freischwingender Kreis, der so eingerichtet ist, daß er mit einer von der Eingangssignalamplitude abhängigen Frequenz arbeitet, hat sich als zuverlässiger Frequenzmodulator für die Aufzeichnung von TV-Signalen auf ein Magnetband erwiesen.

Bei früheren Frequenzmodulatoren vom Multivibratortyp wurde ein Transformator im Ausgangskreis verwendet, um die phasengleichen Komponenten eines Eingangssignals, die durch den Multivibratortransistor zum Ausgang durchgelassen werden, zu löschen. Da jedoch die Multivibratortransistoren wechselweise leiten, haben die durchgelassenen Signalkomponenten des Transistors in der leitenden Phase wesentlich größere Amplituden als die des Transistors in der nichtleitenden Phase. Wenn deshalb die durchgelassenen Signalkomponenten an die entgegengesetzten Enden der Primärwicklung des Transformators angelegt werden, löschen sich die phasengleichen Komponenten nicht aus. Daher hat der geschilderte Frequenzmodulatortyp einen relativen hohen Pegel des durchgelassenen Signals, der seine Verwendbarkeit begrenzt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen einfachen und billigen Weg zur Überwindung dieser Nachteile und Beschränkungen des bisherigen Frequenzmodulators vom Multivibratortyp zu erschließen, d. h. einen Frequenzmodulator vom Multivibratortyp zu schaffen, der einen geringen Durchlaß des Eingangssignals aufweist.

Bei einer Frequenzmodulationsschaltung mit einem Oszillator vom Multivibratortyp, der zwei über Kreuz gekoppelte Verstärker aufweist, von denen jeder wenigstens eine Steuerelektrode und eine Ausgangselektrode hat, mit einem Transformator, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung zwischen den Ausgangsanschlüssen hat, ist zur Lösung der vorgenannten Aufgabe gemäß der Erfindung vorgesehen, daß zwecks Zuführung der verstärkten Komponenten eines Modulationssignals an die Primärwicklung des Transformators und zwecks Löschung der gleichphasigen Komponenten des von den Verstärkern der Primärwicklung zugeführten Modulationssignals zusätzliche Verstärker über Kreuz zwischen die Ausgangselektrode des ersten Verstärkers Frequenzmodulationsschaltung

Anmelder:

Ampex Corporation, Redwood City, Calif.
(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Weickmann,

Dipl.-Ing. F. Weickmann und

Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

8000 München, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Emil Alexander Trojak, Palo Alto, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. August 1962 (214 103)

und die Steuerelektrode des zweiten Verstärkers und zwischen die Ausgangselektrode des ersten Verstärkers geschaltet sind.

Beispielsweise können die zusätzlichen Verstärker gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung aus zwei pnp-Transistoren bestehen, deren Kollektoren kreuzweise mit den entsprechenden Kollektoren von Multivibratortransistoren gekoppelt und deren Emitter direkt mit den entsprechenden Basen der Multivibratortransistoren verbunden sind. Die als pnp-Transistoren ausgeführten Verstärker werden durch die wechselweise leitenden Multivibratortransistoren abwechselnd an- und abgeschaltet. So arbeiten immer zwei Transistoren, ein Multivibrator- und ein pnp-Transistor, gleichzeitig. Die verstärkten Komponenten des Eingangssignals, die von dem leitenden pnp-Transistor geliefert werden, haben annähernd die gleichen Amplituden wie die verstärkten durchgelassenen Signalkomponenten des leitenden Multivibratortransistors. Wenn deshalb die durchgelassenen Signalkomponenten des Multivibratortransistors und die Signalkomponenten des pnp-Transistors an die entgegengesetzten Enden der Primärwicklung des Transformators angelegt werden, dann heben sich die phasengleichen Komponenten annähernd auf.

Demzufolge bildet die erfindungsgemäße Anordnung einen Frequenzmodulator vom Multivibratortyp mit einem geringen Durchlaßpegel des Eingangssignals.

809 508/100

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform an Hand der Zeichnung hervor.

Die einzige Figur zeigt ein Schaltschema der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In ihr ist ein Frequenzmodulator mit einem astabilen, freischwingenden Multivibrator dargestellt, der von einem Eingangssignal, das an Anschlüsse 2 und 3 angelegt wird, frequenzgesteuert wird. Die Verstärker, die die wesentlichen Elemente in dem Multivibrator darstellen, sind Transistoren 10 und 11 vom pnp-Leitungstyp. Der Transistor 10 besteht aus einem Emitter 12, einer Basis 13 und einem Kollektor 14, während der Transistor 11 einen Emitter 15, eine Basis 16 und einen Kollektor 17 umfaßt. Die Kreuzverbindungen, die den Multivibratortyp der Schaltung charakterisieren, sind über zwei Kondensatoren 18 und 19 vorgenommen, von denen jeder die Basis eines der beiden Transistoren 10 und 11 mit dem Kollektor des anderen Transistors kuppelt. Der Kondensator 18 liegt zwischen der Basis 13 und dem Kollektor 17, der Kondensator 19 zwischen der Basis 16 und dem Kollektor 14. Ein Ausgangstransformator 38 besteht aus einer Primärwicklung 39 und einer Sekundärwicklung 40. Die Primärwicklung 39 ist mit den Kollektoren 14 und 17 der Transistoren

10 und 11 über Sammelanschlüsse 23 und 24 verbunden. Ein Widerstand 33 ist mit dem Kollektor 14 des Transistors 10 und ein Widerstand 34 mit dem KoI-lektor 17 des Transistors 11 verbunden. Die Widerstände 33 und 34 sind an den negativen Ausgang 36 einer Potentialquelle über einen Widerstand 35 angeschlossen. Die Emitter 12 und 15, die miteinander verbunden sind, sind über einen Kondensator 5 bei 4 an Erde gelegt und über einen Widerstand 6 an die positive Anschlußklemme 37 einer Potentialquelle angelegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Durchlaß des Eingangssignals dadurch vermindert, daß zwei Transistoren 25 und 26 vom pnp-Leitungstyp zwischen die Basen 13 und 16 und die Kollektoren 14 und 17 der Multivibratortransistoren 10 und

11 geschaltet sind. Der Transistor 25 besteht aus einem Emitter 27, einer Basis 28 und einem Kollektor 29, während der Transistor 26 einen Emitter 30, eine Basis 31 und einen Kollektor 32 enthält. Der Kollektor 29 des Transistors 25 ist mit dem Kollektor 17 des Transistors 11 über den Sammelanschlußpunkt 24 und der Kollektor 32 des Transistors 26 ist mit dem Kollektor 14 des Transistors 10 über den Sammelanschlußpunkt 23 verbunden. Der Emitter 27 des Transistors 25 und die Basis 13 des Transistors 10 sind an einem Sammelanschlußpunkt 21 miteinander verbunden, während der Emitter 30 des Transistors 26 und die Basis 16 des Transistors 11 an einem Sammelanschlußpunkt 22 zusammengeführt sind. Die Transistoren 25 und 26 sind daher derart geschaltet, daß die Kollektoren 29 und 32 über Kreuz mit den entsprechenden Kollektoren 17 und 14 und die Emitter 27 und 30 direkt mit den entsprechenden Basen 13 und 16 verbunden sind. Auf Grund der Direktverbindungen zwischen den Emittern 27 und 30 und den Basen 13 und 16 werden die Transistoren 25 und 26 durch die alternierend leitenden Multivibratortransistoren 10 und 11 abwechselnd an- und abgeschaltet. Deshalb sind immer zwei Transistoren, ein Multivibratortransistor 10 bzw. 11 und ein pnp-Transistor25 bzw. 26, zur selben Zeit im Betrieb. Die von dem leitenden pnp-Transistor 25 bzw. 26 gelieferten, verstärkten Komponenten des Eingangssignals haben annähernd die gleichen Amplituden wie die verstärkten Durchgangskomponenten des Signals von dem leitenden Multivibratortranssistor 10 bzw. 11. Wenn infolgedessen die durchgelassenen Signalkomponenten des Multivibratortransistors und die Signalkomponenten des pnp-Transistors an die entgegengesetzten Enden der Primärwicklung 39 des Transformators 38 angelegt werden, dann heben sich die phasengleichen Komponenten annähernd auf.

Die Basen 28 und 31 der Transistoren 25 und 26 sind an einem gemeinsamen Anschlußpunkt 20 zusammengeführt, der mit dem Eingangsanschluß 2 verbunden ist. Ein Spannungsteiler 7 ist zwischen die Erde 4 und die positive Anschlußklemme 37 der Potentialquelle gelegt. Der einstellbare Abgriff des Spannungsteilers 7 ist über Widerstände 8 und 9 an die Sammelanschlußpunkte 21 und 22 geführt.

Das eine Ende der Sekundärwicklung 40 des Transformators 38 ist über einen Kondensator 41 an die Erde 4 gelegt, während das andere Ende der Sekundärwicklung 40 über einen Widerstand 42 mit der Basis eines pnp-Transistors in Kollektorschaltung verbunden ist. Die Basis 45 des Transistors 43 ist über einen Widerstand 53 bei 4 geerdet. Der Transistor 43 in Kollektorschaltung wandelt den Eingang von hoher Impedanz an der Sekundärwicklung 40 des Transformators 38 in einen Ausgang von niedriger Impedanz an den Anschlüssen 51 und 52 um. Der Kollektor 46 ist über einen Widerstand 47 an die negative Klemme 36 einer Pötentialquelle angeschlossen. Ein Kondensator 49 ist zwischen den Kollektor 46 und die Erde 4 gelegt. Der Emitter 44 ist mit der positiven Anschlußklemme 37 der Potentialquelle über einen Widerstand 48 verbunden. Der Ausgangsanschluß 51 ist an den Emitter 44 über einen Kondensator 50 angelegt. Das Ausgangssignal des Frequenzmodulators wird an den Anschlüssen 51 und 52 abgenommen.

Im Betrieb erzeugt die Schaltung eine Arbeitsfrequenz, die von den Zeitkonstanten der gekuppelten passiven Kreise bestimmt wird, die aus den Widerständen 33, 34, 35 zusammen mit den über Kreuz verbundenen Kondensatoren 18 und 19 bestehen. Einer der Transistoren 10 und 11 des Multivibratorkreises leitet, während der andere gesperrt ist. Eine Rückkoppelüng zwischen den zwei Transistoren 10 und 11 bewirkt, daß diese ihre Leitungszustände mit gesteuerter Periodizität einnehmen. Die Transistoren 25 und 26 werden von den wechselweise leitenden Transistoren 10 und 11 abwechselnd ein- und abgeschaltet. Das Eingangssignal an den Anschlüssen 2 und 3 läuft durch die Transistoren 25 und 26 zu den Basen 13 und 16 der Transistoren 10 und 11 und verändert die Basisströme der Transistoren 10 und 11, wodurch sich die momentane Trägerfrequenz ändert. Das Ausgangssignal des Multivibratorkreises erscheint an den Kollektoren 14 und 17 der Transistoren 10 und 11. Der Transformator kuppelt das Ausgangssignal an den in Kollektorschaltung betriebenen Transistor 43, der als Impedanzwandler arbeitet. Das frequenzmodulierte Signal erscheint an den Ausgangsanschlüssen 51 und 52.

Es sei angenommen, daß der Multivibratortransistor 10 leitet und der Multivibratortransistor 11 gerade gesperrt ist. Da die Basis 13 des Transistors 10

mit dem Emitter 27 des pnp-Transistors 25 verbunden ist, regt der Transistor 10 den Transistor 25 zum Leiten an. Wie oben erwähnt, ist der Kollektor 14 des Transistors 10 mit dem einen Ende der Primärwicklung 39 über den Sammelanschlußpunkt 23 und der Kollektor 29 des Transistors 25 mit dem anderen Ende der Primärwicklung über den Sammelanschlußpunkt 24 verbunden. Die Komponenten des Eingangssignals an den Eingangsanschlüssen 2 und 3 laufen durch den pnp-Transistor 25 zu der Basis 13 des Multivibratortransistors 10. Die Eingangssignalkomponenten werden durchgelassen und von dem ■ Multivibratortransistor 10 verstärkt und erscheinen an dem Sammelanschlußpunkt 23 oder an dem einen Ende der Primärwicklung 39. Gleichzeitig werden die Komponenten des an die Eingangsanschlüsse 2 und 3 angelegten Eingangssignals von dem Transistor 25 verstärkt und erscheinen an dem Sammelanschlußpunkt 24 oder an dem anderen Ende der Primärwicklung 39. Die von dem pnp-Transistor 25 gelieferten verstärkten Signalkomponenten haben annähernd die gleichen Amplituden wie die verstärkten durchgelassenen Signalkomponenten von dem Multivibratortransistor 10, und wenn sie an die entgegengesetzten Enden der Primärwicklung 39 angelegt werden, heben sich die phasengleichen Komponenten annähernd auf. Die Arbeitsweise der Frequenzmodulationsschaltung ist die gleiche, wenn die Transistoren 11 und 26 leiten und die Transistoren 10 und 25 gesperrt sind.

Daraus ist klar ersichtlich, daß diese Frequenzmodulationsschaltung einen minimalen Durchlaß des Eingangssignals hat. Die bevorzugte Ausführungsform hat die Transistoren 10, 11, 25 und 26 zwar als Transistoren vom pnp-Leitungstyp dargestellt, selbstverständlich können aber auch npn-Transistoren verwendet werden, wenn man das anzulegende Potential entsprechend ändert.

Die beschriebene Frequenzmodulationsschaltung ist besonders zur Herabsetzung des Durchlasses von hochfrequenten Eingangssignalen, beispielsweise Videoeingangssignalen, brauchbar.

Wenngleich die vorliegende Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, bieten sich für den Fachmann Abänderungen und Modifikationen an, die innerhalb des Erfindungsgedankens liegen. Solche Änderungen sollen in dem Erfindungsumfang eingeschlossen sein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Frequenzmodulationsschaltung mit einem Oszillator vom Multivibratortyp, der zwei über Kreuz gekoppelte Verstärker (10, 11) aufweist, von denen jeder wenigstens eine Steuerelektrode (13, 16) und eine Ausgangselektrode (14,17) hat, mit einem Transformator (38), der eine Primärwicklung (39) und eine Sekundärwicklung (40) zwischen den Ausgangsanschlüssen (51, 52) hat, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Zuführung der verstärkten Komponenten eines Modulationssignals an die Primärwicklung (39) des Transformators (38) und zwecks Löschung der gleichphasigen Komponenten des von den Verstärkern (10, 11) der Primärwicklung (39) zugeführten Modulationssignals zusätzliche Verstärker (25, 26) über Kreuz zwischen die Ausgangselektrode (14) des ersten Verstärkers (10) und die Steuerelektrode (16) des zweiten Verstärkers (11) und zwischen die Ausgangselektrode (13) des ersten Verstärkers (10) geschaltet sind.

2. Frequenzmodulationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärker (10, 11 bzw. 25, 26) Transistoren Verwendung finden.

3. Frequenzmodulationsschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (39) des Transformators (38) an die Kollektoren (14, 17) der Verstärkertransistoren (10, 11) angeschlossen ist.

4. Frequenzmodulationsschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter (27, 30) der zusätzlichen Verstärkertransistoren (25, 26) direkt an die Basen (13, 16) der Verstärkertransistoren (10, 11) und die Kollektoren (29, 32) der Verstärkertransistoren (10, 11) über Kreuz an die Kollektoren (17, 14) der Verstärkertransistoren (25, 26) angekoppelt sind.

5. Frequenzmodulationsschaltung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch einen an die Sekundärwicklung (40) des Transformators (38) geschalteten Transistor-Impedanzwandler (43).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 565 403;
USA.-Patentschrift Nr. 3 020 493.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 508/100 2. 68 © Bundesdruckerei Berlin